Pre-clinical development of fluorinated probes used in molecular imaging of neurodegenerative pathologies
Développement préclinique de sondes fluorées utilisées dans l'imagerie moléculaire des pathologies neurodégénératives
Résumé
The pathophysiological mechanisms associated with neurodegenerative diseases remain largely unknown. Two processes appear to be particularly involved in the phenomena of neurodegeneration: neurotoxicity induced by massive influx of calcium caused by excessive activation of NMDA receptors (GluN) and neurotoxicity by destabilization of neuron cytoskeleton through abnormal protein tau phosphorylation. Molecular imaging through positron emission tomography (PET) and radiotracers, by studying the molecular mechanisms in vivo, allows to detect and quantify these phenomena. This work was intended to study a memantine derivative, a GluN antagonist. We chose to develop a ligand that selectively binds to the ion channel in the open and active state which therefore makes it an interesting vector to study their overactivation. We have developed the synthesis of a new memantine analogue radiotracer: the [18F]-FNM (Fluoroéthylnormémantine). This is a synthesis by nucleophilic substitution of a tosylate with [18F], followed by acid hydrolysis. This synthesis is reproducible with a yield of 10%, its specific activity was> 355 GBq / µmol. In rats, the tracer cross the blood-brain barrier and brain distribution correlates well with the location of GluN (r = 0.622, p <0.0001). The binding kinetics (40 minutes) is compatible with its use in PET. Regarding tauopathies, the tau protein stabilizes microtubule organization. During abnormal phosphorylation, interaction with microtubules and tau proteins decreases and tau will accumulate to form Paired helical Filament (PHF). We optimized the radiosynthesis of [18F] AV1451 targeting 3 tau PHF. Our yield of synthesis is 30% and the specific activity of the tracer> 10 GBq / µmol. We made autoradiography on brains sections and have shown tracer ability to differentiate healthy and pathological slices. This tool will allow us to study the presence of PHF in marmosets, a particularly interesting primate in the study of aging. So we performed the synthesis of two innovative radiotracers: the [18F]-FNM and [18F]-AV1451, syntheses are reproducible and yields compatible with doses manufacturing in pre-clinical and clinical research.
Les mécanismes physiopathologiques liés aux maladies neurodégénératives restent encore largement méconnus. Deux processus semblent être particulièrement en cause dans les phénomènes de neurodégénérescence : la neurotoxicité par afflux massif de calcium due à une activation excessive des récepteurs NMDA (GluN) et la neurotoxicité par déstabilisation du cytosquelette du neurone par le biais de la phosphorylation anormale de la protéine tau. L'imagerie moléculaire par le biais de la tomographie par émission de positons (TEP) et de radiotraceurs, en étudiant les mécanismes moléculaires in vivo, permet de détecter et quantifier ces phénomènes. Ce travail a eu pour objet d'étudier un dérivé de la mémantine, un antagoniste des GluN se fixant sur un site intra-canal accessible uniquement lorsque ces récepteurs sont activés ce qui en fait donc un vecteur d'imagerie intéressant pour étudier leur activation. Nous avons mis au point la synthèse d'un nouveau radiotraceur dérivé de la mémantine : la [18F]-FNM (Fluoroéthylnormémantine). Il s'agit d'une synthèse par substitution nucléophile d'un groupement tosylate par du [18F], suivie d'une hydrolyse acide. Cette synthèse est reproductible avec un rendement de 10%, son activité spécifique est > 355 GBq/µmol. Chez le rat, le traceur passe la barrière hémato-encéphalique et sa distribution cérébrale est bien corrélée avec la localisation des GluN (r=0.622, p<0.0001). Sa cinétique de fixation (40 minutes) est compatible avec son utilisation en TEP. En ce qui concerne les tauopathies, la protéine tau stabilise l'organisation microtubulaire. Lors d'une phosphorylation anormale, l'interaction avec les microtubules diminue et les protéines tau vont s'accumuler en formant des Paires de Filaments en Hélice (PHF). Nous avons optimisé la radiosynthèse de l' [18F]-AV1451 ciblant les PHF. Notre rendement de synthèse est de 30% et l'activité spécifique du traceur > 10 GBq/µmol. Nous avons réalisé des autoradiographies sur des coupes de cerveaux atteints de tauopathie et nous avons constaté la capacité du traceur à différencier les coupes saines des coupes malades. La production de cet outil dans notre centre va nous permettre d'étudier la présence de PHF chez le marmouset, un primate particulièrement intéressant dans l'étude du vieillissement. Nous avons donc réalisé la synthèse de deux radiotraceurs innovants : la [18F]-FNM et le [18F]-AV1451, les synthèses sont reproductibles et les rendements compatibles avec des productions de doses en recherche pré-clinique et clinique.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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